コンデンサの原理や仕組み、応用方法について徹底解説

Posted: , Category: 電気電子回路

コンデンサはこのような電子部品です。コンデンサには回路状の役割として、電荷(電気)を貯める役割があり、実際の電化製品でも、カメラのストロボ発光など様々なシーンで利用されているいます。

今回はこの電子部品であるコンデンサについて、徹底的に解説していきます。

コンデンサの原理

最初に提示したように、コンデンサは次のように2枚の電極が互いに空間を隔てて向かい合っているような電気部品で、回路上の役割としては、電気を蓄積する役目があります。

コンデンサが電気を蓄積できる指標である静電容量を$C$とすると、静電容量が$C$であるコンデンサが蓄積できる電荷の量$Q[C]$は、次の式で表されます。

コンデンサが蓄積できる電荷の量
\begin{equation}
Q = CV
\end{equation}

ここで、$V$は電極両端の電圧差です。

また、静電容量$C$については下記の式が成り立ちます。

コンデンサの静電容量$C$
\begin{equation}
C = \epsilon \frac{S}{d} =  \epsilon_0 \epsilon_r  \frac{S}{d}
\end{equation}

ここで、$S$は電極の面積であり、$d$は電極間の幅、また$\epsilon_0$は真空の誘電率で、$\epsilon_r$はコンデンサの比誘電率です。

(2)式を見ると、面積が大きくなるほど、また、幅が狭くなるほど、静電両両が大きくなることがわかります。また(1)式から、静電容量$C$が大きいほど、多くの電荷が蓄えられることがわかります。

また、(2)式では、$epsilon_r$が多いいほど、静電容量が大きくなることがわかりますね。

このため実際の製品のコンデンサでは、蓄えられる電荷の量を大きくするために、比誘電率の大きいセラミックやプラスチックなどが利用されています。

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